본 연구에서는 기존 열회수형 환기장치의 음향 문제점을 파악하고, 흡음덕트 설치위치별 열회수형 환기장치의 소음저감 방안을 강구하기 위하여 관련된 국내 외 규격을 기준으로 열회수형 환기장치의 크기, 풍량 및 흡음덕트 길이를 파라미터로 한 발생소음을 측정하여 비교하고 고찰하였다. 그 결과, 무향실에서 열회수형 환기장치에 대한 소음은 흡음덕트를 설치하지 않았을 경우에 소형 및 중형 모두 풍량에 관계없이 거의 대부분 소음기준인 50 dB(A) 보다 높게 나타났고, 흡음덕트를 설치하였을 경우에는 소음도가 감소됨을 알았다. 또한, 흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준은 소형과 중형 열회수형 환기장치에서 흡음덕트의 길이가 클수록 대체적으로 감소하였고, 풍량이 클수록 대체적으로 음압수준이 증가하였다.
본 연구에서는 기존 열회수형 환기장치의 음향 문제점을 파악하고, 흡음덕트 설치위치별 열회수형 환기장치의 소음저감 방안을 강구하기 위하여 관련된 국내 외 규격을 기준으로 열회수형 환기장치의 크기, 풍량 및 흡음덕트 길이를 파라미터로 한 발생소음을 측정하여 비교하고 고찰하였다. 그 결과, 무향실에서 열회수형 환기장치에 대한 소음은 흡음덕트를 설치하지 않았을 경우에 소형 및 중형 모두 풍량에 관계없이 거의 대부분 소음기준인 50 dB(A) 보다 높게 나타났고, 흡음덕트를 설치하였을 경우에는 소음도가 감소됨을 알았다. 또한, 흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준은 소형과 중형 열회수형 환기장치에서 흡음덕트의 길이가 클수록 대체적으로 감소하였고, 풍량이 클수록 대체적으로 음압수준이 증가하였다.
The purpose of this study is to investigate the acoustic problems of the conventional heat recovery ventilator and to suggest the methods of noise reduction from a heat recovery ventilator according to the installed location. The noise level, in this study, was measured and discussed as the paramete...
The purpose of this study is to investigate the acoustic problems of the conventional heat recovery ventilator and to suggest the methods of noise reduction from a heat recovery ventilator according to the installed location. The noise level, in this study, was measured and discussed as the parameters of size, wind volume and sound absorbing duct length for a heat recovery ventilator based on domestic and international related standards. It is found, as a result, that almost all of noise levels from the small and medium heat recovery ventilators without the sound absorbing duct in the anechoic chamber were higher than the noise standard value of 50 dB(A) regardless of the wind volume, and the noise levels went down when a sound absorbing duct was installed. In addition, the sound pressure level relative to frequency bands according to the length of sound absorbing duct was generally decreased, as the length of sound absorbing duct in the small and medium heat recovery ventilators was big, and the sound pressure level was generally increased, as the wind volume was great.
The purpose of this study is to investigate the acoustic problems of the conventional heat recovery ventilator and to suggest the methods of noise reduction from a heat recovery ventilator according to the installed location. The noise level, in this study, was measured and discussed as the parameters of size, wind volume and sound absorbing duct length for a heat recovery ventilator based on domestic and international related standards. It is found, as a result, that almost all of noise levels from the small and medium heat recovery ventilators without the sound absorbing duct in the anechoic chamber were higher than the noise standard value of 50 dB(A) regardless of the wind volume, and the noise levels went down when a sound absorbing duct was installed. In addition, the sound pressure level relative to frequency bands according to the length of sound absorbing duct was generally decreased, as the length of sound absorbing duct in the small and medium heat recovery ventilators was big, and the sound pressure level was generally increased, as the wind volume was great.
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문제 정의
본 연구에서는 관련된 국내·외 규격을 기준으로 하여 열회수형 환기장치의 크기와 풍량을 파라미터로 하여 발생되는 소음을 측정하고, 장치에 흡음덕트를 연결하였을 경우 소음저감 효과를 파악하기 위해 흡음덕트 길이에 따라 발생되는 소음을 측정하여 고찰한 다음, 열회수형 환기장치에서 발생되는 소음저감 방법을 모색하는 기초자료로 활용하는 것이 목적이다.
제안 방법
열회수형 환기장치는 신선한 외기를 도입하여 실내공기 질을 개선시키는 것인데, 이러한 것은 일정 환기회수 이상의 풍량을 구성요소 중의 팬이 공급한다. 따라서 팬은 설계풍량을 고려해 소음발생, 팬 발열에 따른 효율 저감 등의 문제점을 검토하여 선정한다.
본 연구에서는 열회수형 환기장치에서 발생되는 소음을 저감시키는 방안을 강구하기 위해 무향실에 설치한 열회수형 환기장치의 측정위치에 따라 풍량, 흡음덕트 설치여부 및 흡음덕트 길이를 파라미터로 한 소음수준과 주파수에 따른 음압수준 특성을 측정한 다음 고찰하여 아래와 같은 결과를 얻었다.
본 열회수형 환기장치의 소음측정은 무향실 내부에 장치를 각각 설치하여 1.0 m 떨어진 거리에서 팬의 방사특성을 고려하여 OA-EA(옥외) 지점과 RA-SA(옥내) 지점의 소음을 측정하였다.[12] Tables 4 및 5에는 소형 및 중형 열회수형 환기장치의 풍량별과 흡음덕트에 따른 소음도 측정결과를 나타내고 있다.
Figure 3은 무향실 내에서 열회수형 환기장치 소음을 측정하는 모습을 나타내고 있다. 소형 및 중형 열회수형 환기장치에 대해 풍량별로 발생되는 팬소음을 측정하였고, 추가적으로 흡음덕트를 설치하여 흡음덕트의 성능을 검증하였다.
Figures 1과 2에는 팬, 엘리먼트 코어, 필터, 외부후드 등으로 구성된 본 실험에 사용된 소형 및 중형 열회수형 환기장치의 외형도를 나타내고 있다. 열회수형 환기장치는 시스템의 주요기능인 환기, 열교환 등이 구성요소의 조합에 따라 결정되는데, 본 실험에서는 소형과 중형을 임의 선정하여 Table 1과 같이 정리하였고, 풍량은 강, 중, 약으로 변화시켜 소음을 측정하였다.
열회수형 환기장치에서 발생되는 소음을 측정하기 위하여 무향실 내부에 열회수형 환기장치를 설치하였고, 정격전압 및 풍량으로 운전하여 장치에 연결된 급기(supply air ; SA), 외기(outdoor air ; OA), 환기(return air ; RA) 및 배기(exhaust air ; EA) 말단에 모두 흡음덕트를 연결한 후, 공기의 유출입음을 최대한 배제시켜 열회수형 환기장치 외관 전면 중앙으로부터 1.0 m 떨어진 곳에서 측정하였다. 흡음덕트를 설치하지 않았을 경우와 흡음덕트를 설치하였을 경우에 설치길이를 1, 2 및 4.
측정방법은 열회수형 환기장치를 공진하지 아니하는 견고한 받침대 위에 설치하였고, 설치한 가상 천장이 측정에 영향을 미치지 않도록 하였다. 천장 재료로서는 차음효과를 얻을 수 있도록 1 cm 두께의 나무판을 사용했고, 천장의 크기는 가로 4 m, 세로 2 m로 했다.
0 m 떨어진 곳에서 측정하였다. 흡음덕트를 설치하지 않았을 경우와 흡음덕트를 설치하였을 경우에 설치길이를 1, 2 및 4.5 m로 하여 각 조건별 흡음성능을 각각 측정하여 비교하였다.[11]
대상 데이터
본 연구에서는 판형 열회수형 환기장치에 양흡입 시로코(sirocco) 팬을 사용하였다. 이 팬은 단위 면적당 풍량이 가장 많으며 저소음 정숙운전의 다용도용으로 임펠러 형상이 회전 방향에 대해 앞쪽으로 굽어져 있는 원심형 전향익 이다.
천장 재료로서는 차음효과를 얻을 수 있도록 1 cm 두께의 나무판을 사용했고, 천장의 크기는 가로 4 m, 세로 2 m로 했다. 설치한 가상벽이 측정에 영향을 미치지 않도록 하였고, 벽 재료도 차음효과를 얻을 수 있도록 1 cm 두께의 나무판을 사용했다. 가상벽의 크기는 높이 2.
측정방법은 열회수형 환기장치를 공진하지 아니하는 견고한 받침대 위에 설치하였고, 설치한 가상 천장이 측정에 영향을 미치지 않도록 하였다. 천장 재료로서는 차음효과를 얻을 수 있도록 1 cm 두께의 나무판을 사용했고, 천장의 크기는 가로 4 m, 세로 2 m로 했다. 설치한 가상벽이 측정에 영향을 미치지 않도록 하였고, 벽 재료도 차음효과를 얻을 수 있도록 1 cm 두께의 나무판을 사용했다.
이론/모형
먼저, 측정조건은 무향실의 암소음과 측정값의 차가 8 dB 이상일 때 측정하는 것을 원칙으로 하고, 그 미만의 경우에는 KS A ISO 1996-1, KS A ISO 1996-2 및 KS A ISO 1996-3의 규정에 의하여 보정을 했다. 벽에서 마이크로폰까지의 거리는 벽으로부터 반사음의 영향을 무시할 수 있는 것으로 했다.
소음측정기는 KS C 1502에서 규정한 내용 또는 이와 동등 이상의 내용을 사용했다. 풍량조절장치가 있을 시에는 풍량시험에서 측정된 정격 풍량에서 소음을 측정했다.
성능/효과
1) 무향실에서 열회수형 환기장치에 대한 소음도 측정결과는 흡음덕트를 설치하지 않았을 경우에 소형 및 중형 모두 풍량에 관계없이 거의 대부분 소음기준인 50 dB(A)보다 높게 나타났다.
2) 흡음덕트를 설치하였을 경우에는 소음이 감소되었고, 동일 풍량과 동일 측정지점에서는 흡음덕트 길이가 짧을수록, 동일한 조건에서는 소형보다는 중형의 경우에 소음이 더 증가하였다.
3) 흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준은 소형과 중형 열회수형 환기장치에서 흡음덕트의 길이가 클수록 대체적으로 감소하였다.
4) 풍량에 대해서는 팬 회전수의 영향 때문에 풍량이 클수록 대체적으로 음압수준이 증가하였다.
5) 소형과 중형 열회수형 환기장치의 동일한 조건에서는 대체적으로 중형의 음압수준이 높게 나타났고, 최고 음압수준까지의 증가속도와 최고 음압수준으로부터의 감소속도도 크게 나타났다.
소형 열회수형 환기장치에 있어서는 흡음덕트를 설치하지 않고, 엘리먼트 코어를 제거하였을 경우에 소음도가 가장 높았다. 또한, 풍량이 클수록, OA-EA쪽보다는 RA-SA쪽의 소음도가 더 컸다.[15][16]
반면에, 중형 열회수형 환기장치의 경우에는 400 Hz ∼ 1 kHz 사이에서 음압수준이 높게 나타났고, 그 범위 이하에서는 주파수가 증가할수록 음압수준도 증가하였고, 그 범위 이상에서는 주파수가 증가할수록 음압수준이 감소하였다.
본 연구에서 측정된 실험조건의 열회수형 환기장치 소음도는 흡음덕트를 설치하지 않거나 강풍량일 경우에는 대부분 50 dB(A) 이상으로 나타났다. Tables 4 및 5에서 흡음덕트를 설치하지 않았을 경우, 소형 열회수형 환기장치는44.
차이가 크지는 않지만, 중형의 경우에 소음도가 약간 높음을 알 수 있다. 소형 열회수형 환기장치에 있어서는 흡음덕트를 설치하지 않고, 엘리먼트 코어를 제거하였을 경우에 소음도가 가장 높았다. 또한, 풍량이 클수록, OA-EA쪽보다는 RA-SA쪽의 소음도가 더 컸다.
흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준 저감량은 소형과 중형 열회수형 환기장치에서 흡음덕트의 길이가 클수록 대체적으로 음압수준이 작아졌고, 풍량에 대해서는 팬 회전수의 영향 때문에 풍량이 클수록 대체적으로 음압수준이 커짐을 알 수 있었다. 소형과 중형 열회수형 환기장치의 음압수준 비교는 동일한 조건에서는 대체적으로 중형의 음압수준이 높게 나타났고, 최고 음압수준까지의 증가속도와 최고 음압수준으로부터의 감소속도도 크게 나타고 있음을 알 수 있다.
[12] Tables 4 및 5에는 소형 및 중형 열회수형 환기장치의 풍량별과 흡음덕트에 따른 소음도 측정결과를 나타내고 있다. 열회수형 환기장치에 대한 소음도 측정 결과, 무향실에서의 암소음은 21.9 dB(A)로 측정되었는데, 건축물의 설비기준 등에 관한 규칙에 열회수형 환기장치 본체가 거주공간 외부에 설치될 경우에는 대표길이 1 m에서 측정하여 50 dB(A) 이하, 거주공간 내부에서 측정하여 40 dB(A) 이하가 되도록 규정하고 있다.[13][14]
흡음덕트 길이에 따른 주파수에 대한 음압수준 특성은 소형 열회수형 환기장치의 경우에는 200 Hz ∼ 2 kHz 사이에서 음압수준이 높게 나타났고, 그 범위 이하에서는 주파수가 증가할수록 음압수준도 증가하였고, 그 범위 이상에서는 주파수가 증가할수록 음압수준이 감소하였다.
흡음덕트를 설치하였을 경우에는 소음도가 감소되는 것을 확인할 수 있는데, 흡음덕트의 길이를 4.5 m로 했을 경우는 미설치시보다 소형에서는 최대 28.5 dB(A) 정도, 중형에서는 최대 18.6 dB(A) 정도로 소음을 감소시키는 것으로 나타났다. 동일 풍량과 동일 측정지점에서는 흡음덕트 길이가 짧을수록, 동일한 조건에서는 소형보다는 중형의 경우에 소음이 더 큼을 알 수 있다.
흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준 저감량은 소형과 중형 열회수형 환기장치에서 흡음덕트의 길이가 클수록 대체적으로 음압수준이 작아졌고, 풍량에 대해서는 팬 회전수의 영향 때문에 풍량이 클수록 대체적으로 음압수준이 커짐을 알 수 있었다. 소형과 중형 열회수형 환기장치의 음압수준 비교는 동일한 조건에서는 대체적으로 중형의 음압수준이 높게 나타났고, 최고 음압수준까지의 증가속도와 최고 음압수준으로부터의 감소속도도 크게 나타고 있음을 알 수 있다.
후속연구
한편, 흡음덕트를 사용하면 풍량이 중과 약일 때는 대부분 50 dB(A) 이하인 것으로 나타났지만, 공동주택과 같이 24시간 가동되는 공간에서 풍량을 강으로 할 필요가 있을 경우에는 50 dB(A)을 초과하여 소음도를 만족할 수 없으므로, 소음을 보다 낮추는 상태로 운전될 수 있는 새로운 제품개발의 필요성이 있음을 알 수 있다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
양흡입 시로코 팬이란?
본 연구에서는 판형 열회수형 환기장치에 양흡입 시로코(sirocco) 팬을 사용하였다. 이 팬은 단위 면적당 풍량이 가장 많으며 저소음 정숙운전의 다용도용으로 임펠러 형상이 회전 방향에 대해 앞쪽으로 굽어져 있는 원심형 전향익 이다. 임펠러 출구에서는 주속도보다 더 큰 절대속도로 토출되어지기때문에, 동일 풍량․풍압의 경우 다른 원심형 송풍기에 비하여 임펠러의 직경이 최소가 되어 전체적으로 크기가 최소화되어 설치공간이 작아진다.
흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준은 어떠한가?
3) 흡음덕트의 길이에 따른 주파수 대역별 음압수준은 소형과 중형 열회수형 환기장치에서 흡음덕트의 길이가 클수록 대체적으로 감소하였다.
기계환기설비 작동에 따른 소음과 진동이 발생되는데 이로 인한 기계환기설비 조건은?
한편, 환기를 하기 위해 기계환기설비를 설치함에 따라 실내에서 기계환기설비 작동에 따른 소음과 진동이 발생된다.[5][6] 기계환기설비에서 발생되는 소음은 거주자의 불쾌감을 유발할 수 있기 때문에, 40 dB 이하가 되도록 하여야 한다.[7] 또한, 내부 각 실간의 급․배기 덕트 시공에 따른 실간 우회전달경로(덕트 및 관통부)가 형성되어 공기전달음 차단성능의 저하가 발생된다.
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